微波輔助酸解木質素制備酚類化合物的研究.pdf

1、微波加熱較傳統(tǒng)加熱方式具有加熱快、效率高的優(yōu)點，因此在木質素熱化學轉變化方面?zhèn)涫荜P注。本文利用微波加熱，研究木質素在甲酸溶劑中（無催化劑及有催化劑參與下）的降解規(guī)律（包括固、液相產物分布等），獲得該轉化過程的優(yōu)化工藝條件，深入解析主要產物的生成機理，建立微波輔助下木質素液相降解的基礎理論。
　　首先，在微波輔助但無催化劑條件下，考察了溫度、反應時間、微波功率和液固比對木質素轉化為液體產物的產率及單酚類物質分布的影響。液體產物分為油

2、1相（以單酚類為主）和油2相（以低聚物為主），在反應條件為160℃，30 min，600 W,12 ml/g時達到最大值64.08％（此時油1相最大為9.69％，油2相最大為54.39％）。GC MS對油1相分析結果表明溫度和反應時間等對單酚類產物分布具有明顯的影響。MALDI-TOF MS結果表明油2相主要是由二聚體和三聚體組成（分子量分布在200-500之間），且對油2相中低聚物的分布情況進行了分析，并推測了其可能的分子結構式。13

3、C-NMR結果表明木質素降解后其羰基官能團減少，甲氧基也減少。與原料木質素相比，β-O-4鍵隨著反應溫度的增加逐漸減少，5-5鍵也隨著反應溫度的增加呈現減小的趨勢。GPC和FTIR對降解固體殘余物解析后，結果表明當反應溫度高于160℃、反應時間超過30 min時縮聚反應將加劇占據主導地位。基于實驗分析，建立了以液體產物為參量的木質素液相降解動力學模型:木質素微波酸解分為兩個階段，第一階段木質素解聚為酚類小分子物質（包括單體與低聚物）的活

4、化能為33.67 kJ/mol;第二階段小分子物質發(fā)生縮聚反應的活化能為43.87 kJ/mol。
　　然后研究了微波加熱，甲酸溶劑中木質素在改性HUSY分子篩催化劑催化條件下的降解行為。對不同濃度草酸改性的HUSY催化劑分別采用XRD，NH3-TPD，BET和SEM進行了表征，且發(fā)現濃度為0.2 mol/L草酸改性后的HUSY(HUSY-0.2M)催化效果最好，液體產率達到88.28％（油1相產率為15.36％，油2相產率為67

5、.52％）。采用GC MS檢測了油1相中單酚類物質的分布，改性和未改性的HUSY都促進了其生成，催化劑為HUSY-0.2M時單酚類物質收率最高。根據MALDI-TOF MS對油2相中分子量為328，342，358，378，394，424和454的低聚物的分布情況進行了分析，改性HUSY催化劑不同程度的促進了以上低聚物的生成（分子量為328的低聚物除外）。
　　本論文的研究結論可以為黑液木質素制取高附加值的化學品提供實驗與理論指導。